【摘 要】
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世界主要经济体相继提出雄心勃勃的碳中和目标,海上风电的发展如火如荼。海上风电机组所处环境风力资源不恒定,自然条件恶劣,真空断路器需频繁操作以应对风机的每次启停。真空断路器分闸操作时可能发生重燃现象,触头间电弧的突然熄灭和重燃引发系统中电感和电容元件间电磁能量互相转换,造成电压的剧烈振荡。重燃过电压幅值高、陡度大,可能对包括机端变压器在内的电力设备绝缘造成严重危害,因此需要对其进行研究并选择合适的抑
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世界主要经济体相继提出雄心勃勃的碳中和目标,海上风电的发展如火如荼。海上风电机组所处环境风力资源不恒定,自然条件恶劣,真空断路器需频繁操作以应对风机的每次启停。真空断路器分闸操作时可能发生重燃现象,触头间电弧的突然熄灭和重燃引发系统中电感和电容元件间电磁能量互相转换,造成电压的剧烈振荡。重燃过电压幅值高、陡度大,可能对包括机端变压器在内的电力设备绝缘造成严重危害,因此需要对其进行研究并选择合适的抑制措施。本文主要工作如下:（1）考虑真空断路器的截流值、介质绝缘强度、高频熄弧能力和燃弧电压特征,编写控制程序实现燃弧时间控制,在PSCAD/EMTDC中建立能反映真空断路器重燃特性的用户自定义模型。同时基于传输线理论,搭建考虑接地系统频率特性的水平接地体和垂直接地体模型。使用频率依赖（相位）模型为海底电缆建模,在变压器端口处增加杂散电容以表现其高频特性,并建立双馈风机和避雷器的高频模型。（2）利用模拟海上风电场实验平台进行真空断路器分闸感性负载实验,测量重燃过程的电压与电流波形,获取实际40.5 kV真空断路器参数,并将在PSCAD/EMTDC中同等条件下进行仿真实验所得结果与实验波形进行对比,验证了所搭建的高频模型的有效性。（3）在PSCAD/EMTC中搭建单条馈线的简化模拟海上风电场,利用仿真方式研究了使用真空断路器介质绝缘参数的传统值与实验推荐值对过电压幅值和陡度的影响。同时对比接地系统采用静态与高频电阻模型以及受不同海水深度影响的不同接地电阻值对重燃过程造成的影响。并基于实际避雷器型号,仿真验证避雷器不同接线方法对相对地过电压、相间过电压以及过电压陡度的抑制效果。
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